Pri pohľade na oblohu za jasnej noci si môžete byť istí, o čom naši predkovia ani len netušili: minimálne jedna planéta sa točí okolo takmer každej hviezdy.
Svety na obežných dráhach iných hviezd sa nazývajú „exoplanéty“a pohybujú sa od obrovských plynných gigantov väčších ako Jupiter až po malé kamenné planéty ako Zem alebo Mars. Vzdialené planéty môžu byť dostatočne horúce na to, aby sa na ich povrchoch roztavil kov, alebo ľadové snehové gule. Mnohé z nich sa točia tak rýchlo a tesne okolo svojich hviezd, že ich rok trvá niekoľko pozemských dní. Niektoré môžu mať dve slnká. Existujú tuláci vylúčení z ich systémov, tí, ktorí blúdia v tme naprieč galaxiou.
Mliečna dráha je obrovská rodina hviezd, ktorá sa rozprestiera približne na 100 000 svetelných rokov. Jeho špirálová štruktúra obsahuje asi 400 miliárd obyvateľov a je medzi nimi aj naše Slnko. Ak každá z týchto hviezd nemá na svojej obežnej dráhe jednu planétu, ale niekoľko, napríklad v slnečnej sústave, potom je počet svetov v Mliečnej ceste jednoducho astronomický: počet sa pohybuje na bilióny.
Hviezdne systémy, ktoré žijú v Mliečnej ceste. Poďakovanie: ESA / Hubble / ESO / M. Kornmesser.
Už niekoľko storočí ľudstvo uvažuje o možnosti existencie planét okolo vzdialených hviezd a teraz s istotou hovoríme, že extrasolárne svety existujú. Nášmu najbližšiemu susedovi Proxima Centauri sa nedávno podarilo objaviť kamennú planétu a pravdepodobne nie je sama. Vzdialenosť k nej je približne 4,5 svetelného roka alebo 40 biliónov kilometrov. Väčšina nájdených exoplanét sa však nachádza stovky alebo tisíce svetelných rokov ďaleko.
Zlá správa: zatiaľ sa k nim nemáme ako dostať. Dobrá správa je, že sa na ne môžeme pozrieť, odhadnúť teploty, „precítiť“atmosféru a možno čoskoro objaviť známky života ukryté v šere z týchto vzdialených svetov.
Prvou exoplanétou, ktorá vstúpila na svetovú arénu, bolo 51 Pegasi b, „horúci Jupiter“vzdialený 50 svetelných rokov od nás, ktorý obieha okolo hviezdy za 4 pozemské dni. Zlom, po ktorom sa extrasolárne planéty stali bežnými, nastal v roku 1995.
Umelecké znázornenie horúceho jupitera. Poďakovanie: ESO.
Propagačné video:
Pred 51 Pegasi b bolo niekoľko kandidátov. Exoplanéta známa dnes ako Tadmor bola objavená v roku 1988. Aj keď bola jeho existencia v roku 1992 spochybnená pre nedostatok dôkazov, o desať rokov neskôr ďalšie pozorovania potvrdili, že planéta obiehala okolo Gammy Cepheus A. Potom, v roku 1992, bol objavený systém „pulzárnych planét“. Tieto svety obiehajú okolo mŕtvej hviezdy, pulzaru PSR 1257 + 12, ktorý žije 2 300 svetelných rokov od Zeme.
Teraz žijeme vo vesmíre exoplanét. Ich počet neustále rastie a v súčasnosti počet potvrdených planét mimo slnečnej sústavy prekročil hranicu 3 700, v nasledujúcom desaťročí sa však môže plán posunúť na desaťtisíce.
Ako sme k tomu prišli?
Sme na pokraji veľkých objavov. Éra skorého prieskumu a prvé potvrdené exoplanéty pripravili pôdu pre ďalšiu fázu: lov vzdialených svetov s „ostražitejšími“a sofistikovanými ďalekohľadmi vo vesmíre a na zemi. Niektorí z nich dostali za úlohu vykonať presné sčítanie obyvateľov, vypočítať rôzne veľkosti a typy exoplanét. Iní skúmajú jednotlivé svety, ich atmosféry a ich potenciál na udržanie života.
Priama vizualizácia exoplanét, to znamená ich skutočných obrazov, hrá čoraz významnejšiu úlohu, hoci vedci dosiahli súčasnú úroveň poznatkov hlavne nepriamymi prostriedkami. Dve hlavné metódy sú zakolísania a zatmenia.
Animácia zložená zo snímok štyroch masívnych exoplanét obiehajúcich okolo mladej hviezdy HR 8799. Poďakovanie: Jason Wang / Christian Marois.
Prvý je založený na fixácii zreteľných oscilácií hviezd pod vplyvom gravitácie obežnej planéty. Tieto odchýlky charakterizujú hmotnosť exoplanéty. Metóda umožnila potvrdiť prvých kandidátov, vrátane 51 Pegasi b, a celkovo bolo pomocou merania radiálnej rýchlosti objavených asi 700 svetov.
Drvivá väčšina exoplanét sa ale nachádza pomocou tranzitnej metódy, ktorá je založená na zachytení neuveriteľne malého poklesu svietivosti hviezdy, keď planéta pretína svoj disk. Táto stratégia vyhľadávania označuje veľkosť objektu. Vesmírny ďalekohľad NASA Kepler, ktorý bol uvedený na trh v roku 2009, našiel týmto spôsobom asi 2 700 potvrdených exoplanét. Dodnes objavuje nové svety, ale jeho lov sa, žiaľ, čoskoro skončí, pretože mu dôjde palivo.
Každá metóda má svoje vlastné výhody a nevýhody. Meranie radiálnej rýchlosti ukazuje hmotnosť planéty, ale neposkytuje informácie o jej priemere. Tranzit hovorí o veľkosti extrasolárneho sveta, ale neumožňuje určiť jeho hmotnosť.
Ak sa však použije niekoľko metód súčasne, môžeme získať dôležité údaje o planetárnom systéme bez priamej vizualizácie. Najlepším príkladom je TRAPPIST-1 vzdialený asi 40 svetelných rokov, na ktorom obieha okolo malého červeného trpaslíka sedem planét veľkosti Zeme.
Planéty obiehajúce okolo superchladného červeného trpaslíka TRAPPIST-1 v porovnaní so Zemou. Poďakovanie: ESO / M. Kornmesser.
Rodina TRAPPIST-1 bola študovaná pozemnými a vesmírnymi ďalekohľadmi. Výskum ukázal nielen priemery siedmich husto zabalených planét, ale aj ich jemné gravitačné interakcie navzájom. Teraz poznáme ich hmotnosti a priemery, môžeme odhadnúť teplotu na povrchu a dokonca hádať farbu oblohy na každom z nich. Aj keď o týchto siedmich planétach stále nie je veľa poznatkov, vrátane toho, či sú pokryté oceánmi alebo ľadovou kôrou, TRAPPIST-1 sa stal najskúmanejším hviezdnym systémom okrem nášho.
Čo bude ďalej?
Ďalším krokom bude nová generácia vesmírnych ďalekohľadov. V prvom rade TESS, ktorého spustenie je naplánované na 16. apríla 2018. Tento moderný prístroj uskutoční takmer úplný prieskum blízkych jasných hviezd pri hľadaní tranzitujúcich planét.
TESS vyberie najlepších kandidátov na bližšiu inšpekciu pomocou vesmírneho teleskopu Jamesa Webba, ktorý vyjde do vesmíru v roku 2020. Nástupca HST so svojím obrovským zrkadlom bude zhromažďovať svetlo priamo zo samotných planét, ktoré sa potom môže rozložiť na spektrum, akýsi čiarový kód ukazujúci, aké plyny sú prítomné v atmosfére exoplanéty. Hlavnými cieľmi ďalekohľadu budú „superzemy“.
„Lovec“pre exoplanéty TESS. Poďakovanie: NASA.
O tejto triede extrasolárnych svetov sa dnes veľa nevie, ani o tom, či sú obyvateľské. Dôvodom je nedostatok analógov superzeme v slnečnej sústave. Ak budeme mať šťastie, jeden z nich bude mať v atmosfére známky kyslíka, oxidu uhličitého a metánu. Lov na atmosféry planét veľkosti Zeme sa však bude musieť odložiť až na ďalšiu generáciu vesmírnych ďalekohľadov v 30. rokoch 20. storočia.
Vďaka ďalekohľadu Kepler teraz vieme, že hviezdy nad nami sú obklopené planétami. Môžeme si byť istí nielen obrovskou škálou exoplanetárnych susedov, ale aj tým, že dobrodružstvo ešte len začína.
Roman Zacharov